WO2010041607A1 - 爆発物、不正薬物検査装置、アンテナコイルおよび爆発物、不正薬物検査方法 - Google Patents

Abstract

　高周波パルス発生手段と、発生した高周波パルスを検査対象物に対してラジオ波として照射すると共に、検査対象物が前記ラジオ波により励起されて発する核四極子信号を受信するアンテナコイルと、受信した前記核四極子信号に基づき、前記検査対象物における爆発物および／または不正薬物を検知する検知手段とを備えており、前記アンテナコイルが、相互に逆巻きされた２つのソレノイド型コイル部が設けられるように８の字形状に高周波用同軸ケーブルを用いて形成され、検査対象物に対向させて用いられるように構成されている爆発物、不正薬物検査装置およびこのような検査装置を用いた検査方法を提供することにより、コンパクトで、各種の爆発物や不正薬物を確実に検査することが可能となる。

Description

爆発物、不正薬物検査装置、アンテナコイルおよび爆発物、不正薬物検査方法

　本発明は、爆発物、不正薬物検査装置、アンテナコイルおよび爆発物、不正薬物検査方法に関し、特に、航空機積込み荷物等の中に隠された爆発物や不正薬物を確実に検知するために好適な爆発物、不正薬物検査装置、その装置に用いられるアンテナコイル、およびその装置を用いた爆発物、不正薬物検査方法に関する。

　近年多発している爆破テロ事件や不正薬物の密輸事件等に対処するために、空港等の交通ターミナルや公共施設等では、金属探知装置やＸ線検査装置等を用いて不審物の検査を行っているが、プラスチック容器に入れられた爆発物や不正薬物等に対しては検知することが困難で、麻薬犬等に頼っているのが現状であり、充分なセキュリティー対策が取られているとは言い難い。

　このような状況下、近年、核四極共鳴（ＮＱＲ：Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を用いた検査装置（以下、「ＮＱＲ検査装置」ともいう）が提案されている（例えば、特許文献１）。

　ＮＱＲ検査装置は、検査対象物に固有な周波数、即ち、共鳴周波数を含む高周波パルスをラジオ波として送信コイルより照射して検査対象物の核四極子を励起し、ラジオ波照射後に誘導される核四極子信号（以下、「ＮＱＲ信号」ともいう）を受信コイルによって受信、増幅して解析することにより、物質の同定や検知を行うものである。このため、プラスチック容器に入れられた爆発物や不正薬物等を検知することができる。

　しかし、従来のＮＱＲ検査装置は、検査対象物を、装置のソレノイド型の送受信コイルの中に位置させた状態のもとで測定を行うものであった。

　そして、照射ラジオ波の周波数は５００ｋＨｚ～４ＭＨｚ程度であるが、このラジオ波帯では外部雑音（ノイズ）が大きく、このノイズが検査信号に悪影響を与えることがあった。このため、検査時にはノイズ対策を行う必要があり、従来のＮＱＲ検査装置では、環境のノイズを完全に遮蔽するためには、電磁シールドを送受信コイルの外側に設ける必要があった。

　ここで、従来のＮＱＲ検査装置の一例としての手荷物検査装置を、図９に示す。図９において、２１はアンテナコイルである。そして、２２、２３はトンネル構造の電磁シールドであり、アンテナコイル２１を完全に覆っている。また、電磁シールド２３の底部にはベルトコンベア（図示せず）が設けられている。２４はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。なお、これらは電子回路が収納された設置台上に配置されている。

　検査対象物２６が入ったバッグ２５がトンネル構造の電磁シールド２３の内部を搬送されて、電磁シールド２２、２３により外部ノイズが遮蔽されたアンテナコイル２１の内部を通過する。その際、アンテナコイル２１が、所定の波長のラジオ波を検査対象物２６が入ったバッグ２５に照射し、その後ＮＱＲ信号を受信する。受信したＮＱＲ信号は、ＰＣ２４により処理される。処理の結果、爆発物や不正薬物を検知すると、ＰＣ２４の画面上に表示される。また、必要に応じて、図示しない警告ランプが点灯される場合もある。

特開平５－２２３７５８号公報

　しかし、従来のＮＱＲ検査装置は、前記の通り、検査対象物を装置のソレノイド型の送受信コイルの中に位置させて測定を行うため、アンテナコイルや電磁シールドが大きく、検査装置として大型の装置となっていた。さらに、近年、検査対象物のサイズがより大きくなっており、より大型の検査装置が必要とされていた。また、ボディチェックや靴検査に対する要求が高くなっている。このため、コンパクトで、各種の爆発物や不正薬物を確実に検査することが可能なＮＱＲ検査装置の開発が望まれていた。

　本発明者は、上記の課題につき鋭意検討の結果、以下に示す手段により、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

　請求項１に記載の発明は、
　高周波パルス発生手段と、
　発生した高周波パルスを検査対象物に対してラジオ波として照射すると共に、前記検査対象物が前記ラジオ波により励起されて発する核四極子信号を受信するアンテナコイルと、
　受信した前記核四極子信号に基づき、前記検査対象物における爆発物および／または不正薬物を検知する検知手段とを備えており、
　前記アンテナコイルが、相互に逆巻きされた２つのソレノイド型コイル部が設けられるように８の字形状に高周波用同軸ケーブルを用いて形成され、検査対象物に対向させて用いられるように構成されている
ことを特徴とする爆発物、不正薬物検査装置である。

　本発明者は、検査対象物を装置の送受信コイルの中に位置させずに測定でき、さらにアンテナコイルが受けるノイズを簡便な手法によって大幅に低減することにより、装置をコンパクト化することが可能と考え、具体的な方法を鋭意検討した。

　その結果、アンテナコイルを、検査対象物に対向させて用いると共に、相互に逆巻きされた２つのソレノイド型コイル部が設けられるように８の字形状に高周波用同軸ケーブルを用いて形成することにより、従来のようにアンテナコイルを覆う電磁シールドを設けることなく、ノイズを大幅に低減できることを見出した。即ち、高周波用同軸ケーブルは導線の外側を電磁シールド材で被覆したケーブルであるため、高周波用同軸ケーブルの使用により近傍の電場ノイズが低減でき、相互に逆巻きされた２つのソレノイド型コイル部を８の字形状に形成することにより遠方からの磁場ノイズを低減することができる。

　このように、アンテナコイルが受けるノイズを大幅に低減することができるため、アンテナコイルのサイズを小さくしても、充分な検査感度を確保することができ、これに伴い電子回路等アンテナコイル以外の検査装置を構成する各部材もコンパクトにできるため、検査装置全体をコンパクト化することが可能となる。

　そして、アンテナコイルを小さくすることにより、手荷物検査装置等従来の限られた利用方法から、多様な利用方法が可能となる。例えば、装置本体からアンテナコイルを切り離しケーブルで繋いだハンディータイプのボディチェッカーとした場合には、小型で軽量のアンテナコイルを衣服や体に近づけるだけで、衣服や体に隠した爆発物や不正薬物を検知することができる。

　上記のハンディータイプの検査装置は、空港や税関等における荷物検査装置として利用することもでき、輸入品等の検査において、小型で軽量のアンテナコイルを検査対象物に近づけるだけで、電波を通さない金属以外であれば、木材、陶器、プラスチック等に隠匿した爆発物や不正薬物を検知することができる。

　また、現在米国等では、爆発物検査において、靴を脱いだ状態でのＸ線検査が義務づけられているが、爆発物等の探知は靴を脱いだ状態で行うＸ線検査でも難しいのが実状であった。しかし、本発明の検査装置を利用した場合には、靴を履いたまま装置に乗るだけで、爆発物等を確実に検知することができ、非常に簡便に検査することができる。

　本発明に用いるアンテナコイルのソレノイド型コイル部の形状および径は、各検査装置の用途に応じて適宜決定される。例えばボディチェック用の検査装置、地雷探査用の検査装置の場合はどちらも円形で、径はそれぞれ約１５ｃｍと約２６ｃｍである。また、靴検査装置の場合は靴底の形状に合わせ楕円形のものが用いられる。また、ソレノイド型コイル部のコイルの巻き数は、多すぎるとインダクタンスおよびケーブルの容量が大きくなり過ぎ、送受信するＮＱＲ信号の周波数に同調できなくなる。このため２回程度の巻き数のソレノイド型コイル部が好ましく用いられる。

　請求項２に記載の発明は、
　前記高周波用同軸ケーブルのシールド部の一部に切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の爆発物、不正薬物検査装置である。

　高周波用同軸ケーブルのシールド部に切り欠き部を設けることにより、磁束が通りやすくなり、より検査の感度を上昇させることができる。

　切り欠き部はアンテナコイルの中心部１箇所に設けることが好ましい。なお、高周波用同軸ケーブルについては、細過ぎるとシールド特性や耐圧性が低下し、太過ぎると可撓性が低下する。一般的には直径１０ｍｍ程度の高周波用同軸ケーブルが好ましい。

　請求項３に記載の発明は、
　ボディチェック用、靴検査用または地雷探査用であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の爆発物、不正薬物検査装置である。

　本発明に係る検査装置はコンパクト化されているため、容易に可搬型の検査装置とすることができ、ボディチェック用、靴検査用や地雷探査用の検査装置として好適である。これらに用いる場合、電磁シールドが不要でノイズを大幅に低減させた小型で軽量のアンテナコイルを、ボディチェック用、靴検査用の場合は検査対象物に対向させるだけで、地雷探査用の場合は地面に対向させつつ適宜移動させるだけで、確実に爆発物、不正薬物の存在を確認することができる。

　請求項４に記載の発明は、
　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の爆発物、不正薬物検査装置に用いられるアンテナコイルであって、
　相互に逆巻きされた２つのソレノイド型コイル部が設けられるように８の字形状に高周波用同軸ケーブルを用いて形成され、検査対象物に対向させて用いられるように構成されていることを特徴とする爆発物、不正薬物検査装置用のアンテナコイルである。

　本請求項の発明は、本発明に係る爆発物、不正薬物検査装置をアンテナコイルの面より特定したものであり、その効果は既に述べたとおりである。

　請求項５に記載の発明は、
　請求項４に記載のアンテナコイルを検査対象物に対向させる対向工程と、
　前記アンテナコイルより、前記検査対象物に対して、高周波パルス発生手段を用いて発生させた高周波パルスをラジオ波として照射する照射工程と、
　前記アンテナコイルにより、前記ラジオ波の照射により励起された前記検査対象物が発する核四極子信号を受信する受信工程と、
　前記アンテナコイルが受信した前記核四極子信号に基づき、前記検査対象物における爆発物および／または不正薬物を検知する検知工程と
を備えていることを特徴とする爆発物、不正薬物検査方法である。

　本請求項の発明は、請求項１に記載の発明を、方法の面より捉えたものであり、相互に逆巻きされた２つのソレノイド型コイル部が設けられるように８の字形状に形成された小型軽量のアンテナコイルを用いることにより、簡便に、かつ確実に爆発物や不正薬物を検査することができる。

　本発明により、コンパクトで、各種の爆発物や不正薬物を確実に検査することが可能な検査装置およびこのような検査装置を用いた検査方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る爆発物、不正薬物検査装置のアンテナ部の基本的な構成を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態に係る爆発物、不正薬物検査装置のアンテナ部の基本的な原理を示すブロック図である。 ＲＤＸおよびＴＮＴのＮＱＲ信号のレベルと距離の関係を示すグラフである。 本発明の一実施の形態に係る手荷物検査装置のアンテナ部の外観を示す図である。 本発明の一実施の形態に係るボディチェッカーによる検査の様子を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態に係る靴検査装置のアンテナ部と検査台の外観を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る地雷探知装置による地雷探知の様子を模式的に示す図である。 本発明の一実施の形態に係る地雷探知装置の外観を示す図である。 従来の核四極共鳴による手荷物検査装置の構造を模式的に示す図である。

　以下、本発明の実施の形態につき説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

１．本発明の実施の形態に係る爆発物、不正薬物検査装置の構成
　最初に、本発明の実施の形態に係る爆発物、不正薬物検査装置の基本的な構成につき説明する。

（１）アンテナ部の基本的な構成
　まず、爆発物、不正薬物検査装置のアンテナ部の基本的な構成につき、図１に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る爆発物、不正薬物検査装置のアンテナ部の基本的な構成を模式的に示す図であり、図１（ａ）、図１（ｂ）にはそれぞれアンテナコイルの形状、アンテナコイルの中心部を拡大した図が示されている。図１（ａ）において、１は１本の高周波用同軸ケーブルからなるアンテナコイルであり、左右２つのソレノイド型コイルが設けられ、その両端は接続部３によりマッチングボックス（ＭＢ）２に接続されている。

　図１（ｂ）において１ａは銅等の電気伝導性に優れた導線、１ｂはＰＥＴ等からなる絶縁体、１ｃは電気伝導性の電磁シールド材、１ｄはシース保護被覆である。図１（ｂ）に示すようにアンテナコイル１の中心部には１箇所電磁シールド材１ｃおよびシース保護被覆１ｄがなく、内側の絶縁体１ｂが剥き出しの切り欠き部１ｅが設けられている。これにより、アンテナコイル１の内側を磁束が通過し易くなる。

　このように構成されたアンテナコイル１は、高周波用同軸ケーブルで構成されているため、電場ノイズを低減させることができ、また、左右２つのソレノイド型コイルが相互に逆巻きにされているため、遠方からの磁場ノイズを打ち消すことができる。このため、従来のようにアンテナコイルとは別に電磁シールドを設ける必要がない。

　このようにしてアンテナコイル１を小型化すると共にノイズを低減させたことにより、アンテナコイル１を直接検査対象物に対向させて使用することができ、従来のように検査対象物をアンテナコイル１の中に位置させる必要がないため、簡便に検査を行うことができる。

（２）アンテナ部における送受信の基本的な原理
　次に、アンテナ部における送受信の基本的な原理につき、図２に基づいて説明する。図２はアンテナ部の基本的な原理を示すブロック図である。図２において、１、２、３は、図１と同様であり、４はパワーディバイダ、５、５’はクロスダイオードである。

　そして、送信側より、高周波パルス発生手段（図示せず）から発生させた高周波パルスが、クロスダイオード５、パワーディバイダ４およびマッチングボックス２を介して、アンテナコイル１に送られ、アンテナコイル１から検査対象物に対してラジオ波として照射される。ラジオ波の照射によって励起された爆発物、不正薬物が発するＮＱＲ信号は、アンテナコイル１で受信され、送信時とは逆に、マッチングボックス２、パワーディバイダ４およびクロスダイオード５’を介して受信側に送られる。なお、マッチングボックス２には可変コンデンサー２ａが設けられており、ＮＱＲ周波数においてインピーダンスマッチングを合わせている。

２．本発明の実施の形態に係る爆発物、不正薬物検査装置による検査
　次に、本発明の実施の形態に係る爆発物、不正薬物検査装置を用いて行った具体的な検査の結果を図３に示し説明する。

　図１に示したアンテナコイルを設けた検査装置を用いて爆発物の一種であるＲＤＸ（Ｃｙｃｌｏｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅｔｒｉｎｉｔｒａｍｉｎｅ）およびＴＮＴ（Ｔｒｉｎｉｔｒｏｔｏｌｕｅｎｅ）の探知を行った。なお、アンテナコイルとしては、直径（内径）が２２ｃｍ、巻回数が３、接続部３の長さが１０ｃｍのアンテナコイルを用いた。

　そして、ＲＤＸ、ＴＮＴ各々３００ｇを検査対象物とし、Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｉｍｅを１０分として、検査対象物からの距離とＮＱＲ信号のレベルとの関係を測定した。測定結果を図３に示す。なお、●はＲＤＸ、■はＴＮＴのＮＱＲ信号のレベルを示している。

　図３に示すように、通常の環境下におけるノイズ（雑音）のレベルは２５ａ．ｕ．であり、ＲＤＸおよびＴＮＴのＮＱＲ信号のレベルを超えているため、そのままでは直近においてもＮＱＲ信号を検知することは難しい。しかし、本実施の形態に係る検査装置では、ノイズを１．３ａ．ｕ．まで低減させることができているため、ＲＤＸの場合は２００ｍｍ以上、ＴＮＴの場合は約１００ｍｍ離れたところにおいてもＮＱＲ信号を検知することができる。

３．本発明の実施の形態に係る爆発物、不正薬物検査装置の具体的な使用例
　次いで、本発明の実施の形態に係る爆発物、不正薬物検査装置の具体的な使用例を挙げて、より具体的に説明する。

（１）手荷物検査装置
　本例は、図１に示したアンテナコイルを手荷物や貨物等に隠匿された爆発物、不正薬物を検査する検査装置に使用した例である。

　図４は本検査装置のアンテナ部１０の外観を示す図である。図４において、アンテナ部１０の全体はカバーで覆われており、カバーの内部には図１に示したアンテナコイルおよびマッチングボックスが収納されている。なお、アンテナ部１０はケーブル７によって検査装置の本体（図示せず）に接続されている。

　本実施の形態によれば、手荷物や貨物等を検査装置内を通過させることなく、アンテナ部１０を手荷物や貨物等に接触させるだけで、金属以外の物の内部であればスピーディに検査することができる。また、アンテナ部１０が小型軽量でハンディーであるため、取り扱いが容易で手軽に持ち運ぶこともでき、所望の任意の場所で検査することができる。

（２）ボディチェッカー
　本例は、人の着衣や体内に隠匿された爆発物、不正薬物を検査するボディチェッカーに使用した例である。

　図５はボディチェッカーを用いて人の検査を行っている様子を模式的に示す図である。アンテナ部１０が小型軽量でハンディーであるため、アンテナ部１０を容易に着衣の上から押し当てるだけでスピーディに検査することができる。なお、本例においても図４に示したカバー付きのアンテナ部を用いているが、図５においては、本発明のポイントであるアンテナコイルの形状をイメージし易くするため、アンテナ部１０を覆うカバーを省略している。なお、６はボディチェッカー本体、７はアンテナ部１０とボディチェッカー本体６を接続するケーブルである。

（３）靴検査装置
　本例は、靴の中に隠匿された爆発物、不正薬物を検査する靴検査装置に使用した例である。

　図６は本例の靴検査装置のアンテナ部８および検査台８ａを示す図であり、検査台８ａの内部にはアンテナコイルが検査台８ａの上面に対向するように収納されている。

　本実施の形態によれば、靴を履いたまま検査台に乗るだけで簡便に検査を行うことができる。

（４）地雷探知装置
　本例は、地中に埋設された地雷を探知する地雷探知装置に使用した例である。

　図７は、本例における地雷探知の様子を模式的に示す図である。また、図８は本例の地雷探知装置のアンテナコイルおよびマッチング回路とプリアンプの収容ボックス外観を示す図である。図７に示すように、本例によれば、地中に埋設された地雷を地表から探知することができる。即ち、アンテナコイル１より地面に向けてラジオ波を照射しながら地表を移動させる。アンテナコイル１が地中に埋設された地雷の上方に達したときに、ラジオ波によって励起された地雷１３の内部の爆発物が発するＮＱＲ信号をアンテナコイル１で受信することにより地雷を探知することができる。

　本実施の形態によれば、図８に示したアンテナコイル（カバー付）１１とマッチング回路とプリアンプの収容ボックス１２を合わせた地雷探知装置の重量は約５ｋｇと小型軽量化できるため、地雷探知装置をロボットアームに搭載することが容易であり、人が検査区域に近づくことなく遠隔操作で探知することができるため安全に検査することができる。

１、１１、２１　　アンテナコイル
１ａ　　　　　　　導線
１ｂ　　　　　　　絶縁体
１ｃ　　　　　　　電磁シールド材
１ｄ　　　　　　　シース保護被覆
１ｅ　　　　　　　切り欠き部
２　　　　　　　　マッチングボックス
２ａ　　　　　　　可変コンデンサー
３　　　　　　　　接続部
４　　　　　　　　パワーディバイダ
５、５’　　　　　クロスダイオード
６　　　　　　　　ボディチェッカー本体
７　　　　　　　　ケーブル
８、１０　　　　　アンテナ部
８ａ　　　　　　　検査台
１２　　　　　　　マッチング回路とプリアンプの収容ボックス
１３　　　　　　　地雷
２２、２３　　　　電磁シールド
２４　　　　　　　パーソナルコンピュータ
２５　　　　　　　バッグ
２６　　　　　　　検査対象物

Claims (5)

1. 　高周波パルス発生手段と、
   　発生した高周波パルスを検査対象物に対してラジオ波として照射すると共に、前記検査対象物が前記ラジオ波により励起されて発する核四極子信号を受信するアンテナコイルと、
   　受信した前記核四極子信号に基づき、前記検査対象物における爆発物および／または不正薬物を検知する検知手段とを備えており、
   　前記アンテナコイルが、相互に逆巻きされた２つのソレノイド型コイル部が設けられるように８の字形状に高周波用同軸ケーブルを用いて形成され、検査対象物に対向させて用いられるように構成されている
   ことを特徴とする爆発物、不正薬物検査装置。
2. 　前記高周波用同軸ケーブルのシールド部の一部に切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の爆発物、不正薬物検査装置。
3. 　ボディチェック用、靴検査用または地雷探査用であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の爆発物、不正薬物検査装置。
4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の爆発物、不正薬物検査装置に用いられるアンテナコイルであって、
   　相互に逆巻きされた２つのソレノイド型コイル部が設けられるように８の字形状に高周波用同軸ケーブルを用いて形成され、検査対象物に対向させて用いられるように構成されていることを特徴とする爆発物、不正薬物検査装置用のアンテナコイル。
5. 　請求項４に記載のアンテナコイルを検査対象物に対向させる対向工程と、
   　前記アンテナコイルより、前記検査対象物に対して、高周波パルス発生手段を用いて発生させた高周波パルスをラジオ波として照射する照射工程と、
   　前記アンテナコイルにより、前記ラジオ波の照射により励起された前記検査対象物が発する核四極子信号を受信する受信工程と、
   　前記アンテナコイルが受信した前記核四極子信号に基づき、前記検査対象物における爆発物および／または不正薬物を検知する検知工程と
   を備えていることを特徴とする爆発物、不正薬物検査方法。

Images